集落刺激因子-1受體、集落刺激因子-1在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展及治療中的作用研究進(jìn)展

陳澤南，蒿艷蓉

(1廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院，南寧 530021；2廣西中醫(yī)藥大學(xué))

當(dāng)今社會惡性腫瘤嚴(yán)重威脅人類的生命健康，雖然治療方式多樣，如放療、化療、手術(shù)、免疫治療、靶向治療等，但癌癥依然是全世界尚未攻克的難題。惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后是多因素、多基因、多階段改變的共同結(jié)果，研究其相關(guān)蛋白分子及基因，不僅可以了解惡性腫瘤的發(fā)病機制，也可在為臨床醫(yī)生在臨床診斷、靶向治療及預(yù)后評估等方面提供依據(jù)。集落刺激因子-1(CSF-1)又被稱為巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)，是調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞生長、增殖和分化的主要生長因子，還可以調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的運動。CSF-1與集落刺激因子-1受體(CSF-1R)形成信號軸可促進(jìn)機體中巨噬細(xì)胞的生長，同時調(diào)節(jié)組織器官的正常發(fā)育和內(nèi)穩(wěn)態(tài)，而機體穩(wěn)態(tài)失衡則會引發(fā)多種疾病如炎癥、免疫系統(tǒng)疾病、腫瘤等。此外，腫瘤細(xì)胞可通過分泌CSF-1，吸引更多巨噬細(xì)胞進(jìn)入腫瘤微環(huán)境，而CSF-1R又可誘導(dǎo)這些腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。越來越多的證據(jù)表明，治療后的腫瘤會分泌更多的CSF-1，其TAM的募集增加對治療又起到了抵抗作用。本文就CSF-1R、CSF-1在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展及治療中的作用研究進(jìn)展情況作一綜述。

1 CSF-1R、CSF-1的生物學(xué)特性

1.1 CSF-1R CSF-1R是由c-fms原癌基因編碼的一種由972個氨基酸殘基組成的單鏈跨膜糖蛋白，屬于絡(luò)氨酸激酶受體(RTK)，由成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞等產(chǎn)生，其表達(dá)廣泛，疾病狀態(tài)下可在多種組織中檢測到。CSF-1R在細(xì)胞外配體結(jié)合部分中有5個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，細(xì)胞內(nèi)部分中有單個跨膜結(jié)構(gòu)域和分裂激酶結(jié)構(gòu)域[1]。CSF-1R與CSF-1結(jié)合可誘導(dǎo)受體二聚化，產(chǎn)生構(gòu)象變化，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域中酪氨酸殘基磷酸化。這些磷酸化殘基大部分可吸引效應(yīng)分子，激活巨噬細(xì)胞存活、增殖、分化和運動等所必需的一系列信號傳導(dǎo)途徑。實驗[2]表明，CSF-1R與某種基因作用可激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)產(chǎn)生肌醇-3,4,5-三磷酸，刺激肌動蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞運動。RTK還可直接激活I(lǐng)A類PI3K，其中有p110α、p110β、p110δ三種p110催化亞型。研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞中CSF-1R主要通過PI3K p110δ激活下游靶蛋白，從而影響細(xì)胞的運動和侵襲。

1.2 CSF-1 CSF-1表達(dá)廣泛，是巨噬細(xì)胞生存、增殖、分化和發(fā)揮功能的主要調(diào)節(jié)因子，通過結(jié)合單一的高親和力受體CSF-1R發(fā)揮作用[1]。CSF-1最初被認(rèn)為是CSF-1R的惟一配體，后在分泌蛋白的功能篩選中發(fā)現(xiàn)的IL-34被證實為CSF-1R的另一個配體[3]。研究[4]發(fā)現(xiàn)，CSF-1在驅(qū)動巨噬細(xì)胞擴增中占優(yōu)勢。體外研究[1]也顯示，IL-3和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)在缺乏CSF-1的情況下可支持巨噬細(xì)胞增殖，但這些細(xì)胞的增殖率低且不如CSF-1中增殖的那些成熟。因此，盡管CSF-1不是惟一能夠刺激巨噬細(xì)胞增殖的生長因子，但它更具有高效性。實驗發(fā)現(xiàn)，在CSF-1缺乏的小鼠中最顯著的異常是出現(xiàn)骨質(zhì)疏松，這可能是由于CSF-1及NF-κB配體的受體激活劑對于骨吸收及破骨細(xì)胞的產(chǎn)生有關(guān)，在CSF-1不存在的情況下，骨骼功能及其支持的造血功能均降低。相似報道顯示，延長使用CSF-1R抑制劑M279可消融成年雌性小鼠的破骨細(xì)胞[5]。CSF-1缺陷小鼠在發(fā)育過程中可于血管重塑和脂肪形成中發(fā)生缺陷，并影響整體發(fā)育遲緩[6]。因此，CSF-1不僅在個體發(fā)育中募集巨噬細(xì)胞于不同組織中，還能長期維持這些巨噬細(xì)胞的增殖、分化、運動及分泌。

2 CSF-1R、CSF-1在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

CSF-1R、CSF-1與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，如在乳腺癌[7]、卵巢癌、結(jié)直腸癌[8]、胰腺癌以及霍奇金淋巴瘤[9]等，患者體內(nèi)均可檢測到CSF-1表達(dá)上調(diào)。研究認(rèn)為，CSF-1高表達(dá)之所以致癌，主要是由于其受體配體的共表達(dá)比單一受體活性突變更易誘發(fā)腫瘤[10]。一方面，CSF-1R通過腫瘤細(xì)胞的自分泌與CSF-1共同表達(dá)，另一方面它可以旁分泌(如腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞可分泌CSF-1)的方式被激活。研究發(fā)現(xiàn)，在CSF-1誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞中可檢測到c-fms高表達(dá)，并最終在裸鼠體內(nèi)形成腫瘤，這說明CSF-1/CSF-1R軸可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。CSF-1R、CSF-1的作用已經(jīng)在乳腺癌[7]和卵巢癌中得到最廣泛的研究，最近也有研究證實CSF-1R參與了鼻咽癌[11,12]的發(fā)生發(fā)展過程。

2.1 乳腺癌 CSF-1R、CSF-1在乳腺癌中的作用機制得到廣泛研究。正常情況下，乳房組織不表達(dá)CSF-1R，且CSF-1僅有低水平的表達(dá)[10]。但轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者血清中CSF-1表達(dá)升高，尤其在晚期疾病中CSF-1可能比正常高10倍[13]。此外，58%的乳腺癌患者表達(dá)CSF-1R ，浸潤性乳腺癌患者中至少85%表達(dá)c-fms，而共同表達(dá)CSF-1及CSF-1R的患者約占總數(shù)的36%?？梢奀SF-1R/CSF-1是通過共同作用誘導(dǎo)乳腺癌的發(fā)生。另外，臨床大數(shù)據(jù)顯示了c-fms的高表達(dá)與患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后相關(guān)[14]。為探究其機制，Lin等通過構(gòu)建乳腺癌小鼠模型以揭示CSF-1/CSF-1R軸與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移之間呈正相關(guān)。有趣的是，CSF-1的缺失并不影響乳腺癌的發(fā)生，但卻可延遲腫瘤的浸潤及肺部轉(zhuǎn)移。之后恢復(fù)乳腺上皮細(xì)胞中CSF-1的表達(dá)，可恢復(fù)腫瘤的浸潤和轉(zhuǎn)移。同樣當(dāng)CSF-1過度表達(dá)時，疾病進(jìn)展迅速。由此猜測，CSF-1驅(qū)動腫瘤細(xì)胞局部浸潤和轉(zhuǎn)移的作用可能是CSF-1R介導(dǎo)產(chǎn)生，然而Wyckoff等[15]認(rèn)為，CSF-1之所以致瘤轉(zhuǎn)移是因為CSF-1參與表皮生長因子(EGF)的旁分泌循環(huán)，且這個循環(huán)中涉及巨噬細(xì)胞和乳腺細(xì)胞之間的信號通路。有學(xué)者[14]證明，CSF-1R、CSF-1與上皮細(xì)胞腫瘤的不良預(yù)后相關(guān)，且對乳腺癌同側(cè)復(fù)發(fā)有預(yù)測價值。此外研究認(rèn)為，CSF-1通過募集巨噬細(xì)胞，使其產(chǎn)生血管生成因子(VEGF)、生長因子(EGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)等，促進(jìn)血管的生成及腫瘤細(xì)胞的運動。CSF-1缺乏的小鼠，血管生成顯著鈍化，而強制CSF-1過度表達(dá)后，可導(dǎo)致腫瘤血管密度和致癌性均增加[16]。除了有利于生成血管外，CSF-1通過TAM間接支持腫瘤細(xì)胞的存活、增殖、運動及藥物抵抗作用[17]，且TAM的產(chǎn)生、募集及分泌受CSF-1/CSF-1R軸的調(diào)節(jié)。通過CSF-1抗體等方法阻斷該軸，可抑制約40%～50%的人MCF-7乳腺細(xì)胞在小鼠中的生長，這可能是由抑制巨噬細(xì)胞的募集以減少MMP和VEGF產(chǎn)生的效果。另外CSF-1抗體的治療也表明，MCF-7異種移植物的化學(xué)耐受性，提示CSF-1與腫瘤的治療抵抗作用相關(guān)?？偟膩碚f，CSF-1R/CSF-1軸在調(diào)控乳腺癌的發(fā)生、血管的生成及減少腫瘤周圍基質(zhì)作用中起關(guān)鍵作用。

2.2 卵巢癌 早期研究認(rèn)為，CSF-1/CSF-1R參與滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲與破骨細(xì)胞的形成，大多數(shù)卵巢癌細(xì)胞系表達(dá)CSF-1，表達(dá)程度與侵襲能力相關(guān)。在原發(fā)性卵巢癌中，約76%可檢測出CSF-1，轉(zhuǎn)移灶中約70%。CSF-1R在原發(fā)腫瘤中表達(dá)約90%，轉(zhuǎn)移灶中約80%。配體受體共表達(dá)對轉(zhuǎn)移性腫瘤是一種獨立預(yù)后不良因素，其平均復(fù)發(fā)時間可縮短11個月左右。這種共表達(dá)允許細(xì)胞因子與受體之間通過自分泌相互作用。CSF-1與CSF-1R的結(jié)合激活了某種自分泌途徑，該途徑驅(qū)動惡性腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移。此外臨床研究發(fā)現(xiàn)，上皮性卵巢癌患者的血液與腹水中CSF-1升高的時間與預(yù)后相關(guān)，且在疾病發(fā)展過程中血液CSF-1的升高預(yù)示著疾病的復(fù)發(fā)或進(jìn)展。研究[18]證實，CSF-1的升高可作為卵巢癌早期檢測的新型標(biāo)志物。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，高表達(dá)c-fms的卵巢癌細(xì)胞通過CSF-1/CSF-1R軸的調(diào)控，促使卵巢癌細(xì)胞自由漂浮在腹水或血液中，從而更具侵入性、運動性、黏附性和體內(nèi)致瘤性，以提高卵巢癌體外侵襲及體內(nèi)轉(zhuǎn)移擴散[19]。一方面，研究未發(fā)現(xiàn)共表達(dá)CSF-1/CSF-1R在非侵襲性腫瘤中可見；另一方面，有學(xué)者指出在正常卵巢上皮細(xì)胞中可檢測到CSF-1R，但卻檢測不到或僅檢測到少量的CSF-1，可見通過檢測CSF-1R、CSF-1的共表達(dá)不僅有利于卵巢癌的診斷，還有助于腫瘤的定位。CSF-1R、CSF-1促進(jìn)卵巢癌進(jìn)展的機制仍在研究中，除了已知的c-fms在CSF-1R/CSF-1軸中發(fā)揮作用，也有學(xué)者認(rèn)為尿激酶纖溶酶原激活劑(uPA)在該軸中仍起關(guān)鍵作用。與良性腫瘤及正常卵巢上皮相比，CSF-1R、CSF-1及uPA在惡性卵巢腫瘤中均有所提高，但該種絲氨酸蛋白酶在卵巢惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中通過CSF-1R/CSF-1發(fā)揮作用的方式仍不完全明確。

2.3 鼻咽癌 放療是鼻咽癌的主要治療方式，然而某些病變細(xì)胞照射后不僅沒有死亡，其損傷的基因還可能繼續(xù)參與機體轉(zhuǎn)錄翻譯過程，從而改變基因組，誘導(dǎo)放療抵抗作用引起病變復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移，因此阻斷放療抵抗作用是如今研究的熱點。Yang等發(fā)現(xiàn)，CSF-1R在放療抵抗型和放療敏感型患者中表達(dá)差異最大，提示它可能是放療抵抗的一個關(guān)鍵分子，但當(dāng)時并未闡明該機制。之后本課題組從人鼻咽癌細(xì)胞株中篩選出CSF-1R高表達(dá)及低表達(dá)的細(xì)胞，并通過轉(zhuǎn)染技術(shù)強制改變不同細(xì)胞的CSF-1R表達(dá)量，從細(xì)胞實驗層面發(fā)現(xiàn)射線誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡與CSF-1R相關(guān)，但也與其他因子相關(guān)。同時我們又從基因水平與蛋白水平證實，CSF-1R的表達(dá)和癌細(xì)胞的放射抵抗性呈正相關(guān)。那么哪些因子與該過程中的細(xì)胞凋亡有關(guān)呢？這些因子與CSF-1R又有何種關(guān)系呢？陳嘉羽等[11]證實，在CSF-1R過表達(dá)的人6-10B鼻咽癌細(xì)胞中，Bcl-2表達(dá)量上調(diào)，而Bax表達(dá)量下調(diào)，且該細(xì)胞株增殖能力增高，而凋亡減少，這表明體外過表達(dá)CSF-1R可能通過調(diào)節(jié)Bcl-2和Bax之間的平衡關(guān)系，使6-10B細(xì)胞的凋亡延緩，阻止腫瘤細(xì)胞凋亡。通過分析篩選，徐細(xì)明等[12]發(fā)現(xiàn)Cyclin D1可能是促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞增殖的信號分子，進(jìn)一步研究表明CSF-1R可能通過Cyclin D1的過度表達(dá)使G1/S調(diào)控點失控，進(jìn)而驅(qū)動鼻咽癌細(xì)胞的惡性增殖，這可能PI3K/AKT的信號通路有關(guān)。

3 CSF-1R、CSF-1在惡性腫瘤治療中的應(yīng)用

3.1 通過腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在治療中發(fā)揮作用 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞不僅可以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的復(fù)雜過程，還影響腫瘤對化療和放療的反應(yīng)。研究[20,21]發(fā)現(xiàn)，TAM可以改善患者對化療的耐受反應(yīng)，在乳腺癌中CSF-1R抑制劑聯(lián)合紫杉醇可通過阻止TAM浸潤到原發(fā)腫瘤中，減緩了原發(fā)性腫瘤進(jìn)展和肺轉(zhuǎn)移。由于TAM密度與膠質(zhì)瘤的分級和不良預(yù)后相關(guān)，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的小鼠模型中測試了CSF-1R的抑制作用[22]，結(jié)果顯示這種方法并未減少TAM數(shù)量，而是引起腫瘤分泌其他幾種細(xì)胞因子，如IFNγ和GM-CSF，從而縮小腫瘤，推測GM-CSF可在CSF-1R阻斷時促其抗腫瘤行為[23]。有趣的是，放療也與腫瘤中巨噬細(xì)胞增加有關(guān)，且這些細(xì)胞通過促進(jìn)腫瘤生長和血管生成來抵抗放療效果[24]。因此，CSF-1R抑制劑聯(lián)合化療或放療以減少TAM的募集從而可能提高惡性腫瘤對治療的反應(yīng)，提高癌癥患者的療效。

3.2 在靶向治療中的應(yīng)用 目前，惡性腫瘤中的靶向治療中主要涉及單克隆抗體(Mabs)和酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)兩種類型的藥物。已知抑制CSF-1R的臨床相關(guān)受體TKIs是伊馬替尼、達(dá)沙替尼、尼羅替尼、帕唑帕尼、索拉非尼和舒尼替尼以及選擇性抑制劑坦度替尼、PLX-3397、PLX-5622和JNJ-28312141等。針對CSF-1R或CSF-1的多種小分子和單克隆抗體在臨床發(fā)展中既可作為單一療法，也可與標(biāo)準(zhǔn)治療方案如化療、放療以及免疫療法組合。早期伊馬替尼在病例中被證明對于復(fù)發(fā)彌漫型腱鞘巨細(xì)胞瘤(dt-GCT)，疾病可達(dá)到完全緩解，并認(rèn)為其對dt-GCT的完全應(yīng)答是由于其抑制CSF-1R的活化，阻斷負(fù)責(zé)腫瘤生長的旁分泌環(huán)[25]。然而，進(jìn)一步評估伊馬替尼[26]和尼羅替尼的療效時發(fā)現(xiàn)僅在少數(shù)dt-GCT患者中出現(xiàn)腫瘤萎縮[27]。Ries等[28]發(fā)現(xiàn)，CSF-1R單抗RG7155可通過阻斷受體二聚化來抑制CSF-1R配體的激活。在結(jié)直腸腺癌和纖維肉瘤的動物模型中，CSF-1R阻斷劑消耗TAM并導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞的相對增加和CD4+T細(xì)胞的減少，并可延緩腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。與這一發(fā)現(xiàn)一致的是，在轉(zhuǎn)移性卵巢癌和乳腺癌患者的Ⅰ期研究中，RG7155的治療可顯著降低CSF-1R表達(dá)并增加CD8+T細(xì)胞與CD4+T細(xì)胞的比率。此外，28例dt-GCT患者在同一試驗中招募并接受治療，其中24例達(dá)到客觀緩解。總體而言，RG7155治療耐受性良好，只有18%患者發(fā)生3/4級不良事件(虛弱、水腫和發(fā)熱)。這些結(jié)果為進(jìn)一步研發(fā)CSF-1R阻斷劑聯(lián)合化療、免疫療法提供依據(jù)。同時，多項臨床試驗也發(fā)現(xiàn)CSF-1R抑制劑不僅可以在聯(lián)合治療中有利于患者腫瘤組織縮小，還能改善臨床癥狀，降低不良事件的發(fā)生率。目前針對CSF-1R的各種診療方法正在臨床開發(fā)中，有關(guān)CSF-1/CSF-1R靶向藥物也已成為標(biāo)準(zhǔn)治療模式的組合伴侶。

綜上所述，CSF-1及CSF-1通過自分泌或旁分泌信號傳導(dǎo)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和存活，在惡性腫瘤發(fā)生和發(fā)展中扮演重要角色。阻斷CSF-1/CSF-1R軸不僅可以直接靶向表達(dá)CSF-1R的腫瘤細(xì)胞，而且可以改善腫瘤微環(huán)境。CSF-1R、CSF-1不僅可通過刺激腫瘤細(xì)胞分泌并募集局部巨噬細(xì)胞，繼而介導(dǎo)免疫抑制，促進(jìn)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和增加對細(xì)胞毒性化學(xué)療法及放療的抗性。還可成為多種惡性腫瘤臨床靶向治療的新型手段，同時聯(lián)合其他治療方式以提高癥狀緩解率，降低不良事件發(fā)生率。目前，惡性腫瘤中CSF-1R/CSF-1軸的具體機制及臨床診療的相關(guān)研究還未完善，仍需要我們進(jìn)行更加深入地探索和臨床驗證，從而在提高靶向藥物及綜合治療效果的同時，還有助于我們在惡性腫瘤中尋找新的預(yù)測標(biāo)志物以幫助臨床早期診斷及術(shù)后預(yù)測，并為更準(zhǔn)確地選擇CSF-1R靶向治療的對象提供依據(jù)，以達(dá)到個體化治療與精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的目的，為惡性腫瘤患者帶來重獲治療的新希望。